Eine Vielzahl von Medikamenten, Drogen und Giften entfalten ihre Wirkung an Synapsen. Dazu binden sie meist an Rezeptoren der Prä- oder Postsynapse oder hemmen wichtige Enzyme und führen somit zu einer Veränderung der Abläufe an der Synapse. Da Neuronen komplex miteinander verschaltet sind, führen psychotrope Substanzen meist zu Veränderungen im Neurotransmitterhaushalt und wirken auf verschiedenste Organsysteme.

Im Folgenden werden einzelne Wirkmechanismen verschiedener Substanzen sowie deren Wirkung kurz vorgestellt:

Botulinumtoxin (ugs. Botox): Botulinumtoxin ist ein sehr starkes und gefährliches Nervengift, das durch das Bakterium Clostridium botulinum gebildet und medizinisch unter anderem bei Schönheitsoperationen eingesetzt wird. Seine Wirkung entfaltet Botulinumtoxin vor allem an den Synapsen der Muskelzellen. Dort wirkt es in der Präsynapse acetylcholinführender Neuronen, indem es Proteine spaltet, die an der Verschmelzung der Vesikel beteiligt sind (Abbildung). Ohne diese Proteine kann Acetylcholin nicht in den synaptischen Spalt freigegeben werden und es folgt eine Lähmung des Muskels. Bei Schönheitsoperationen wird dies genutzt, indem Gesichtsmuskeln, die zum Entstehen von Falten beitragen, durch das Toxin gelähmt werden.

Parathion (E 605): Parathion wurde jahrelang als Insektizid eingesetzt, da es gegen Insekten wirkt, bei Pflanzen aber keine schädliche Wirkung zeigt. 2002 wurde es jedoch verboten, da es auch bei Menschen die Acetylcholinesterase irreversibel hemmt. Durch diese Hemmung kann der Transmitter Acetylcholin nicht mehr in Acetyl und Cholin gespalten und in die Präsynapse aufgenommen werden (Abbildung). Aufgrund dieser Eigenschaft wurden mit der Substanz Morde vollbracht. Dies brachte ihr den Namen „Schwiegermuttergift“ ein.

Amphetamine: Amphetamine bewirken eine Ausschüttung der Neurotransmitter Noradrenalin und Dopamin in den synaptischen Spalt. Aufgrund der ähnlichen Struktur wirken sie zusätzlich am Transporter der Präsynapse hemmend auf die Wiederaufnahme der Transmitter. Beide Mechanismen führen zu einem Überangebot von Dopamin und Noradrenalin im synaptischen Spalt und somit zu einer verstärkten Wirkung. Dadurch führt Amphetamin im Organismus unter anderem zu erhöhter Wachheit und Aufmerksamkeit, erhöhter Herzfrequenz und einem Blutdruckanstieg sowie einem gesteigerten Selbstbewusstsein und Euphorie. Vor allem bei hohen Dosen und häufiger Einnahme können schwere Nebenwirkungen auftreten.

Selektive Serotonin-Wiederaufnahmehemmer: Selektive Serotonin-Wiederaufnahmehemmer wie Citalopram werden unter anderem bei Depressionen eingesetzt. Sie wirken hemmend auf den Serotonin-Transporter, dessen Aufgabe es ist, Serotonin aus dem synaptischen Spalt in die Präsynapse zu transportieren. Durch die Hemmung liegt mehr Serotonin im synaptischen Spalt vor. Dies kann zu einer Verbesser­ung der Stimmung und des Antriebes führen.

Benzodiazepine: Benzodiazepine binden an den GABA-A-Rezeptor und führen zu einer Verstärkung der Wirkung des Neurotransmitters GABA (γ-Aminobuttersäure). Dadurch wird der durch GABA induzierte Chlorid-Ionen-Einstrom in die Postsynapse verstärkt. Die Hyperpolarisation führt zu einer verstärkten Hemmung von Neuronen, die zu einer angstlösenden, beruhigenden, muskelentspannenden und schlaffördernden Wirkung führt. Da es bei regelmäßiger Einnahme von Benzodiazepinen schnell zur Toleranz- und Suchtentwicklung kommen kann, wird von einer langfristigen Behandlung mit Benzodiazepinen abgeraten.